Astăzi, tehnologia electronică avansată ne oferă atât soluții de înaltă calitate pentru dimming-ul luminii, cât și oportunități suplimentare de a economisi energie valoroasă. În special dimmingul analogic este una dintre cele mai populare tehnologii de dimming în spațiile comerciale. Acest articol este un ghid pentru începători cu privire la unele dintre tehnicile și ideile generale utilizate pe scară largă în dimmingul analogic. Cu toate acestea, rețineți că dimmingul analogic este format din două ramuri – dimming pe linia de alimentare și dimming de joasă tensiune. Accentul principal este pus aici pe cea din urmă, dimming-ul de joasă tensiune!

Dimming-ul de joasă tensiune (0-10V & 1-10V) explicat

Dimming-ul de joasă tensiune utilizează cabluri suplimentare pentru a primi semnale de joasă tensiune pentru a controla un balast/driver de înaltă tensiune pentru a ajusta ieșirea luminii pe baza semnalului de control primit. Cea mai răspândită metodă de dimming este dimmingul 0-10V care, în linii mari, utilizează un semnal analogic de joasă tensiune pentru a regla nivelul de luminozitate al încărcăturii de iluminat fluorescent/solid-state conectată la ieșirea driverului. În special, există și varianta de dimming 1-10V, un alt protocol analogic utilizat pentru dimming-ul iluminatului general (ambele protocoale utilizează niveluri de tensiune pentru a comunica cu driverul). Metoda 0-10V este de obicei utilizată pentru iluminatul de divertisment, în timp ce metoda 1-10V este mai frecventă în iluminatul general.

Tipologiile 0-10V și 1-10V sunt ușor de învățat. Cu toate acestea, deoarece nu acceptă comunicarea bidirecțională, este posibil să fie necesare sisteme suplimentare dacă sunt necesari senzori. Ambele protocoale analogice utilizează niveluri de tensiune pentru a “vorbi” cu driverul. O tensiune de 10V este utilizată pentru o ieșire maximă a luminii, iar tensiuni mai mici sunt utilizate pentru o ieșire mai mică a luminii. După cum puteți vedea în figura de mai jos (mulțumită www.eldoled.com), între 9,1V și 10V nu există nicio modificare a luminozității în multe sisteme. De asemenea, între 0,5V și 1,5V nu există aproape nicio schimbare (sub 0,5V lumina se stinge). Aceste marje sunt esențiale pentru a compensa toleranțele care fac parte integrantă din sistemele 0-10V și 1-10V.

Un grafic detaliat al răspunsului de dimming de 1-10V (de asemenea, 0-10V) poate fi găsit în figura de mai jos (mulțumită lui www.meanwell.eu).

În câteva cuvinte, dimmingul de 0-10V utilizează un semnal analogic de joasă tensiune pentru a regla nivelul de dimming al sarcinii atașate. Multe tipuri de sarcini, inclusiv cele fluorescente și cele cu LED-uri, utilizează această metodă tradițională de atenuare. Schema de cablare de bază constă într-o cablare a circuitului de înaltă tensiune și un set secundar de cabluri de control/semnal de joasă tensiune care conectează balastul (driver) la controlul variatorului.

0-10V în viața reală – diferit de normă

După cum se găsește într-un ghid online, diferența cheie între 0-10V și 1-10V este că 0-10V este, de obicei, un sistem cu sursă de curent, ceea ce înseamnă că dispozitivul de reglare a intensității luminoase furnizează energia pentru semnalele de 0-10V (este deci necesară o conexiune de rețea la dispozitivul de reglare a intensității luminoase), în timp ce 1-10V este un sistem de absorbție a curentului, ceea ce înseamnă că dispozitivul de reglare a intensității luminoase nu are nevoie de alimentare de la rețea (pentru a stinge lumina este absolut necesar un întrerupător de rețea). Mă îndoiesc de aceste bilete, așa că, dacă sunteți în măsură, faceți singuri câteva cercetări.

În plus, s-a observat că, deși “standardul IEC 60929” detaliază metoda de control 0-10V, mulți producători nu o respectă. Acest lucru este valabil în special pe piața de iluminat cu LED-uri. Cartografierea tensiunii variază, de asemenea, de la un producător la altul. Mulți dintre ei gestau intervale de 0-10V (sau 1-10V), în care cea mai mică tensiune indică cel mai mic nivel de ieșire și cel mai mare nivel indică cea mai luminoasă ieșire, în timp ce alții pot folosi o schemă de 10-1V (sau 10-0V), în care cel mai mare nivel indică cel mai mic nivel de ieșire, în timp ce cel mai mic nivel indică cel mai mare nivel de ieșire. Așadar, fiți pregătiți să vă sondați dispozitivul pentru a vă face o idee despre metoda de control corectă.

Cum să reglați intensitatea LED-urilor “reglabile”?

Am puțină experiență doar cu protocolul 0(1)-10V. Am găsit o modalitate de a obține utilizarea unor drivere LED ‘Mean Well’ (mulțumită vecinului meu în vârstă). Aceste drivere LED cool oferă funcția de dimming cu trei semnale de intrare/setupări diferite, adică DC 0(1)-10V, dimming cu rezistență de 100KΩ și modulare a lățimii impulsurilor (PWM). Prima opțiune este de a încerca doar un simplu potențiometru de 100KΩ. Acest lucru este rapid, accesibil și ușor. A se vedea figura de mai jos pentru a vedea cum se conectează un potențiometru standard de 100KΩ la firele de dimming.

Opțiunea următoare este utilizarea unui “potențiometru electronic” comercial, adesea numit “DC 0(1)-10V Dimmer” (DC 0(1)-10V Dimmer) (0-10V/1-10V spec grade dimmer), deoarece funcționează în mod fericit cu portul de dimming al driverului LED.

Ultima soluție de dimming (și cea mai prietenoasă pentru producători) este utilizarea unui semnal PWM generat de un comutator/controler de dimming. Bineînțeles, un microcontroler Arduino poate fi utilizat pentru a furniza un semnal PWM adecvat (~100Hz-120Hz tipic) la firele de atenuare pentru a regla ieșirea luminii. În acest caz, pe măsură ce ciclul de funcționare al PWM este redus, controlerul LED va reduce ieșirea driverului LED. Este demn de remarcat faptul că driverul LED în cauză trebuie să fie încărcat cât mai aproape de puterea sa nominală maximă de ieșire (90-95%) pentru a asigura o experiență de dimming fără probleme.

Idei de dimming în casă cu microcontrolere

Am ajuns la subiect. Această sesiune este despre cum să construiți și să aplicați variatoare pentru controlul iluminatului. Gândurile teoretice aleatorii sunt cele mai ușoare scheme. Acum aș dori să vă împărtășesc ideile mele despre cum să folosiți un microcontroler ca nucleu pentru a controla corpurile de iluminat cu LED-uri cu drivere dimabile identice cu cele prezentate aici.

În principiu, ceea ce avem nevoie pentru schema 0(1)-10V este un convertor digital-analogic (D/A sau DAC). În acest caz, dorim ca întreaga gamă să fie 0-10VDC. Iată o idee grosolană care probabil va funcționa:

Circuitul prezentat mai sus este un simplu amplificator operațional neinversor (Op-Amp). Atunci când amplificatorul operațional primește o intrare pe ieșirea neinversoare, acesta va crește sau va scădea ieșirea până când nivelul de pe ieșirea sa inversoare este egalat. Deoarece există un divizor de tensiune pentru a reacționa la tensiunea de ieșire finală, tensiunea de ieșire va fi Vin x (1+(R1/R2)). În mod ideal, cu rezistențe de valoare egală, amplificarea este egală cu x2, iar ieșirea, atunci când este comandată de un microcontroler de 5V, ar trebui să fie de 10V. Cu toate acestea, este posibil ca microcontrolerul să nu emită exact 5V. Ieșirea finală poate fi ajustată prin adăugarea unui trimpot multiturn de 10KΩ în mijlocul divizorului de tensiune. Puteți găsi o altă idee aici https://www.codrey.com/electronic-circuits/pwm-to-voltage-module-v1/

Ești liber să folosești propria metodă pentru a completa acest concept. Cu toate acestea, puteți încerca fie un potențiometru digital (https://www.electroschematics.com/learn-use-digital-potentiometers/) în circuitul Arduino, fie folosiți “analogwrite” la pinul PWM (mai multe detalii mai târziu).

O altă modalitate de a obține rezultate mult mai bune, în special cu microcontrolere de 3,3V, este utilizarea unui cip DAC dedicat, cum ar fi MCP4725. MCP4725 este un cip DAC pe 12 biți (0-4095), rail-to-rail, care are, de asemenea, un EEPROM încorporat. A se vedea https://www.electroschematics.com/arduino-dac-guide/.

Căutați soluții de proiectare de tip “off-the-peg”?

Din fericire, pasionații și producătorii serioși de electronice pot acum să își construiască acasă propriile corpuri de iluminat cu LED-uri reglabile, deoarece există o gamă largă de soluții cu semiconductori pe piața electronică. De exemplu, iW337 de la “dialog semiconductor” este un controler de interfață de semnal pentru analogic (0-10V), modulare a lățimii de impulsuri și atenuare a rezistenței.

Cipul convertește oricare dintre aceste trei semnale de intrare într-un ciclu de lucru PWM de 1%-100% (100Hz-50kHz) care poate fi utilizat pentru a furniza un semnal de atenuare unui driver LED de pe partea primară. Vedeți mai jos circuitul său tipic de aplicație.

CDM10V este o altă soluție flexibilă de dimming 0-10V oferită de ‘Infineon Technologies’ (http://www.infineon.com/CDM10V). Cipul CDM10V este o interfață de atenuare 0-10V complet integrată care poate fi utilizată pentru a transmite semnale analogice bazate pe tensiune de la un variator sau potențiometru 0-10V la intrarea de atenuare sau PWM a unui cip de control al iluminării sub forma unui semnal PWM de 5 mA bazat pe curent, cu frecvență programabilă (0-100%) pentru a comanda un optocuplaj extern. Mai mult, portul său serial permite reconfigurarea o singură dată a parametrilor pentru funcționarea dispozitivului.

Note de încheiere…

Pentru cei care știu sau nu știu, există diverse sisteme de control care funcționează bine cu iluminatul cu LED-uri, dar cele mai frecvent utilizate în iluminatul profesional cu LED-uri sunt sistemele 0-10V, 1-10V, DALI și DMX. https://www.electroschematics.com/an-introduction-to-the-digital-multiplex-protocol/

Acum aștept niște componente și dispozitive speciale (slow boat din China). Lista include câteva componente discrete și câteva drivere LED MeanWell. Voi oferi o altă postare “actualizată” în această serie în următoarea lună sau cam așa ceva, arătând cel puțin o construcție practică (poate cu un ato adaptează caracteristicile sink/source) și funcționarea sa. Până atunci, distracție plăcută la construirea propriilor proiecte. Nu uitați să alegeți o lampă LED corectă care să funcționeze bine cu hardware-ul propus înainte de a vă angaja experimentele. Și, asigurați-vă că nu există nicio nepotrivire între electronica “cutiei” driverului și “butonul” variatorului.

În ansamblu, acest articol este doar un abecedar pentru începători pentru a arunca puțină lumină asupra tehnicilor de atenuare de joasă tensiune “0(1)-10V”. Sper că îi va ajuta și pe alții și că vor putea învăța și ei din asta. Deoarece piața de dimming arhitectural cuprinde o gamă neplăcută de metode de dimming analogice standard (și nestandardizate), vă rugăm să vă folosiți la maximum capacitatea de învățare atunci când urmăriți aceste idei. Mai mult, am furat fără rușine “fragmente de teorie” dintr-o amestecătură confuză de publicații chinezești OEM, prin urmare, nu se oferă nicio garanție!

Asta este tot pentru moment, vă mulțumesc pentru atenție, aveți grijă cu electricitatea fatală!

…

Adaos: Chiar și o căutare leneșă pe Google a cuvântului cheie “PWM LED Dimmer modules with potentiometer or analog 0-10 V control” va returna o avalanșă de date utile. Aceasta este o specificație rapidă a unui astfel de dispozitiv comercial, cu cadru deschis, semi-încăpător, pe care l-am găsit online.

.